确定刀具路径应满足的基本要求
- 切削是等体积切削,即切削过程中切削力恒定。
- 尽量减少空行程。
- 尽量减少进给速度的损失。
通用的刀具路径
a常规切削的刀具轨迹
b高速切削的刀具轨迹
- 进刀时采用螺旋或弧进刀,使刀具逐渐切入零件,以保证切削力不发生突变,延长刀具寿命。
- 切削速度的连续和无突变,使切削连续平稳,否则,将产生冲击。
- 切削时使用顺铣使切削过程稳定,不易过切,刀具磨损小,表面质量好。
- 采用小的轴向切深以保证小的切削力、少的切削热和排屑的顺畅。
图2尖角处切削状况 - 无切削方向突变,即刀具轨迹是无尖角的,普通加工轨迹的尖角处用圆弧或其他曲线来取代(见图1),从而保证切削方向的变化是逐渐的而不是突变的。这样有两点好处:一是现代高速机床的控制系统都有程序段前视和尖角自动减速功能,即在到达尖角前,将自动降低进给速度,这样虽然减小了冲击,且避免了过切,但却损失了进给速度。轨迹是无尖角的,自然也就避免了这种情况的发生;二是在尖角处切削负荷会突然加大(见图2),引起冲击。轨迹是无尖角的时候这种问题同样不存在。
- 采用等高线轨迹,加工余量均匀的走刀路线可取得好的效果。图3a为采用等高线法的刀具轨迹,刀具沿X或Y轴方向平动,完成金属的切除,这样可保证高速加工中切削余量均匀,对加工稳定,尤其是刀具寿命的延长有利。图3b为传统方法的刀具轨迹,刀具沿斜线方向时,X、Y方向的插补运动使加工余量不均匀,降低了刀具的耐用度。
a余量均匀的新方法
b传统方法图3刀具运动轨迹比较
图4等高线层切法 图5摆线刀具路径
图6精加工方法一
图7精加工方法二
粗加工刀具路径
- Z向等高线层切法,即将零件分成若干层,一层一层逐层往下切,在每层中将零件的所有区域加工完再进人下一层,在每一层均采用螺旋或圆弧进刀,同时采用无尖角刀具轨迹(见图4)。这样有利于排屑,也避免了切削力发生突变。对薄壁件来说,更应采用这种刀具轨迹,因为这种刀具轨迹在切削过程中还能使薄壁保持较好的刚性。
- 插铣刀具路径。对于深度很深的腔体的粗加工可采用插铣的方法来进行,因为腔体很深时,需要很长的刀具,这时刀具的刚性很差,按常规的切削路线切削刀具易变形,而且也易产生振动,影响加工质量和效率,采用插铣的轨迹正好可解决这一问题。
- 摆线刀具路径。另一种更新的粗加工刀具轨迹是摆线刀具轨迹,“摆线”是指当一个圆沿着一条曲线作纯滚动时,圆上某一固定点的轨迹。采用这种刀具轨迹使刀具在切削时距某条曲线(一般是零件的轮廓线及其平移线)保持一个恒定的半径,从而可使进给速度在加工过程中可保持不变,而且这时的径向吃刀量一般取刀具直径的5%左右,因此刀具的冷却条件良好,刀具的寿命较长。这对高速加工是非常有利的。加工事例见图5。
精加工刀具路径
图8薄壁件推荐走刀路线
- 先在陡峭面用Z向等高线层切法加工,然后在非陡峭面采用表面轮廓轨迹法加工(见图6);
- 先用表面轮廓轨迹法加工所有面,再在垂直方向上加工陡峭面(见图7)。
- 薄壁件的精加工采用Z向等高线层切法。
图9薄底件推荐走对路线
其他的刀具路径
- 如加工的是单一型腔的薄壁件,应尽量采用图8所示的走刀路线,它比单纯的等高线逐层切法对保持薄壁的刚性更好,从而保证加工余量均匀,零件变形小。
- 对薄底零件应采用如图9所示的走刀轨迹。即从离支撑最远的点开始切削,分层切削直到深度到位;每次深度铣到以后再向支撑处移动一个径向切深,重复上一步的过程,直至切削完成。相当于将薄壁件的等高线逐层切法转动90°。这样才能在切削时较好地保持零件刚性,避免振动。




